【正文】 定計算i x l α c φ W N T Sx Sy U1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 魏治輝：大池水庫除險加固初步設計11 12 13 14 15 16 17 18 19 表中符號意義: i ——土條編號 x ——起始 x(m) l ——土條底長(m) α ——土條底部傾角(度) c ——土條底部粘聚力(kPa) φ ——土條底部內摩擦角(度) W ——土條重 (kN) N ——土條底部法向力(kN) T ——土條底部切向力(kN) U ——孔隙水壓力(kN) ?????iimii iwii hbtghlcK????sn)(cos)/2120=(設計規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù))因此壩坡在非穩(wěn)定滲流期水位驟降 3m/d 的條件下滿足穩(wěn)定要求。2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計39圖 計算結果圖魏治輝：大池水庫除險加固初步設計第四章 溢洪道水力計算 溢洪道泄流能力的復核 計算原理大池水庫溢洪道為正堰開敞式自由溢流，溢洪道泄流能力曲線采用寬頂堰堰流公式進行計算： （ ）??=??????????2????3/20 （） ??0=??+??202??式中：溢流堰寬 B=； 閘孔孔數(shù) n=1；H0——計入流速水頭的堰上總水頭， （m） ； σ c——側收縮系數(shù)，此處為 1；m——自由溢流的流量系數(shù)，按照別列辛斯基的經(jīng)驗公式進行計算，本工程采用直角形進水口，因此按照下式進行計算： （）??=+?????+????式中：a—— 堰下水深； H——堰上水深。當 a/H=3 時，由堰高引起的水流垂向收縮已達到充分的程度，故當a/H≧3 時，仍取 a/H=3 帶入公式中計算 m 值。 計算過程一、設計工況堰下水深： ???壩 底 高 程堰 頂 高 程堰上水深： 7040H堰 下 水 深設 計 水 深2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計41行進流速： )/( smbhQv???行進流速水頭： 則 ???流量系數(shù) m： ... ?????H流量： ）（）（）（ sQ /.. ???二、校核工況堰下水深： 9.. ???壩 底 高 程堰 頂 高 程堰上水深： 80120H堰 下 水 深設 計 水 深行進流速： )/( smbhv?行進流速水頭： g.2?則 ??流量系數(shù) m： . ?????H流量： ）（）（）（ sQ /.. ???經(jīng)復核，溢洪道的下泄流量見表 。魏治輝：大池水庫除險加固初步設計表 溢洪道溢流堰過流能力計算表工況 水位 水深 H v0 v0^2/2g H0 m 最大可下泄流量 Q 設計下泄 流量設計工況 校核工況 由上表可知，溢洪道泄流能力滿足要求 臨界水深、臨界坡度 計算原理溢洪道上游接寬頂堰，起始斷面定在控制段首部。水深 h1 取用控制段首端斷面計算的臨界水深 hk。泄槽內水流一般為急流，其縱坡 i 大于臨界坡度 ，對矩形斷面泄槽，假ki設矩形斷面寬為 b，則 ， ；kB?kAbh臨界水深： ()23kqhg?臨界坡度： ()KRhCqBAikkk 2??謝才系數(shù)： ()6/1kkn?式中：q—泄槽的單寬流量，m 2/s；α—動能修正系數(shù)，取為 1；g—重力加速度，；—相應臨界水深時的水力半徑，m；kR—糙率，取 。n2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計43 計算過程設計工況： 023....)/(???????????kkkkkkkRhCqBgAinhbxRgqhsmbQ??校核工況： ..015)/(??????????kkkkkkkRhCqBgAinhbxRgqhsmbQ?表 臨界水深和臨界坡降 ki計算情況 Q(m3/s) Bk q k hk Ak Xk Rk Ck ik設計 校核 溢洪道水面線計算魏治輝：大池水庫除險加固初步設計泄槽水面線的計算應根據(jù)能量方程，用分段求和法計算,計算公式可利用SL 2532022《溢洪道設計規(guī)范》 和 來計算 ()221211(cos)(cos)vvhhggliJ?????????? ()24/3nvJR ——分段長度，m；12l?? , ——分段始、末斷面水深，m；h , ——分段始、末斷面流速， ；1v2 /ms , ——流速分布不均勻系數(shù)，取 ；? ——泄槽底坡角度（ ） ；?0 ——泄槽底坡， = ；ii?tg ——分段內平均摩阻坡降；J ——泄槽槽身造率系數(shù)；n —分段平均流速，m/s ， ， ；v12()/v???/ms —分段平均水力半徑， ，m。RR因為校核工況下的水深最大，所以下面只算校核工況的水面線，具體計算過程如下所示：表 溢洪道泄槽水面曲線計算樁號 h（ m） A(m2) v(m/s) αv2/2g(m) Es(m) △Es(m) χ溢 0+008 溢 0+020 溢 0+037 溢 0+050 溢 0+059 溢 0+079 2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計45溢 0+105 樁號 R 1/n*R^(2/3) J=(V^2*n^2)/R 平均 J i △l 原△l溢 0+008 溢 0+020 12溢 0+037 17溢 0+050 13溢 0+059 9溢 0+079 20溢 0+105 26 溢洪道邊墻高度 邊墻高度計算公式 bHh???（） (1)0bvh???（）式中：h—不摻氣時水深； —當流速大于 7～8m/s 時摻氣增加水深，m； b△—安全超高，本設計取 ； H—邊墻高度，m。為修正系數(shù)，一般取 ~，流速大者取大值，本設計取 ? 邊墻高度計算表 邊墻高度樁號 h（ m v(m/s) B hb=vζ /100 △ 摻氣后 邊墻魏治輝：大池水庫除險加固初步設計） H溢 0+008 0 溢 0+020 6 0 溢 0+037 5 0 溢 0+050 3 0 溢 0+059 3 0 溢 0+079 3 溢 0+105 3 出口消能設施 計算基本公式 （）2tShZ????S—池深，m；σ—水躍淹沒度，一般取 σ=，本設計取用 ；h2—池中發(fā)生臨界水躍時的躍后水深，m；ht—下游水深，m。ΔZ—消力池出口水面落差，m。 221QZgbh???????????（）Q—流量，m3/s；ψ—水流自消力池出流的流速系數(shù)，取 b—消力池寬度。 （）)18(2ch2???Fr （）c1gvr2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計47Fr1—收縮斷面弗勞德數(shù)；h1—收縮斷面水深，m；v1—收縮斷面流速，m/s。 （）2cc0hgq???EE0—以下游河床為基準面的泄水建筑物上游總水頭，m；q—收縮斷面處的單寬流量 m3/s；ψ—水流自消力池出流的流速系數(shù)，取 Lk≈ （） （） ）（ FL?Lk—消力池的池長，m； L—自由水躍的長度，m。 計算基本過程（1）單寬流量采用十年一遇的洪水 q= （m3/s）（2）收縮斷面弗勞德數(shù)： ???ghvFr（3）以下游河床為基準面的泄水建筑物上游總水頭： ????E解得hc= m（4）池中發(fā)生臨界水躍時的躍后水深： ）（).31(????Fr（5）消力池出口水面落差： 221QZgbh?????????）（）（ ..????魏治輝：大池水庫除險加固初步設計（6）池深： ）（ ?????ZS?（7）自由水躍的長度： ）（）（ ）（ 24..（8）消力池的池長：Lk≈= =（m）?、。2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計49第五章 工程量的計算 壩坡修整（清理表層土） ?；緟?shù)如下表：表 　 平面面積 坡比 cosθ 坡面面積上游 1: 1: 1 1 下游 1: 總和 　 　 　 所以，清除表層土的土方開挖量為： .???V 排水棱體排水棱體高 5m，頂寬 4m，下游邊坡采用 1:，上游內側采用 1:1。在排水棱體頂部及下游均設置 厚的干砌條石護坡，而上游及排水棱體與基巖接觸底面設置從排水棱體向外分別鋪設 厚的砂反濾層及 厚的碎石反濾層。 干砌條石護坡： ??V 干砌塊石排水棱體： ????）（ 砂反濾層： 338...?魏治輝：大池水庫除險加固初步設計碎石反濾層： 34 ???V 護坡 上游往下游依次設置 厚 C15 預制塊護坡、 厚砂墊層、復合土工膜（兩布一膜） 、 厚砂墊層。下游面壩坡采用 C20 混凝土框格草皮護坡，框格厚 ，下設 厚砂礫石墊層。一、上游砂墊層： 31 ???V預制C15砼護坡： 土工膜： 2.二、下游砂礫石墊層： 31 ???VC20砼柵格護坡： 2 142： .草皮： 壩頂 壩頂需要設置公路，上部往下部依次布置 厚 C20 混凝土路面、 厚水泥穩(wěn)定碎石層， 厚的手擺片石。新增 長防浪墻，防浪墻在壩頂以上高 ，防浪墻為 L 型結構，厚 ，總高 ，深入壩體長度為 。一、壩頂公路手擺片石： 31 ???V水泥碎石穩(wěn)定層： 9C20砼路面： ..二、防浪墻 C20混凝土： 31 ..????）（V 下游馬道 2022 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計51砂墊層： 31 ..0???VC10混凝土： 2 溢洪道 將原溢洪道開挖至下游河床，設消力池消能措施。由于山體為砂巖，穩(wěn)定性較好，采用 1: 坡比進行開挖，采用 C20 鋼筋混凝土直立式結構，厚為 高為 的邊墻，底板厚 。土方開挖： 31 ?????）（VC20鋼筋砼： 2 532.）（總體工程量結果如下表：表 項目 內容 單位 數(shù)量壩體修整 土方開挖 m3 干砌條石護坡 m3 干砌塊石排水棱體 m3 碎石墊層 m3 排水棱體砂墊層 m3 手擺片石 m2 水穩(wěn)層（水泥碎石） m2 C20 砼路面 m2 壩頂公路C10 砼防浪墻 m3 砂墊層 m3 下游馬道C10 砼馬道 m3 砂墊層 m3 復合土工膜（兩布一膜） m2 上游壩面防滲和護坡預制 C15 砼護坡 m3 砂礫石墊層 m3 C20 砼柵格護坡 m3 草皮 m2 下游壩面 漿砌塊石排水溝 m3 土石方開挖 m3 C20 鋼筋砼 m3 魏治輝：大池水庫除險加固初步設計